Upload
jhon
View
216
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
kkjl
Citation preview
PRAKTIKUM FISIKA DASARPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
BAB III
MUAI PANJANG ZAT PADAT
3.1. Tujuan Praktikum
Tujuan dari praktikum pada bab muai panjang zat padat ini adalah
sebagai berikut :
1. Menentukan koefisien muai panjang beberapa jenis logam.
2. Dapat mengukur seberapa besar pertambahan panjang beberapa logam
apabila dipanaskan.
3.2. Dasar Teori
Pada umumnya suatu zat akan memuai ketika dipanaskan dan menyusut
ketika didinginkan. Walaupun pemuaian ini biasanya cukup kecil untuk
bisa diamati, namun fenomena ini sangat penting karena gaya yang
dihasilkan sangat besar dan harus diperhitungkan untuk rancang bangun
tertentu seperti rel kereta api, jembatan baja, atau sambungan beton di
jalan raya. Pada saat sebuah benda dipanaskan, gerakan molekul-
molekulnya semakin cepat, yang menyebabkan pergeserannya semakin
besar.
Zat padat yang dipanaskan akan mengalami pemuaian panjang,
pemuaian luas, dan pemuaian volume. Pemuaian zat sebenarnya terjadi ke
segala arah. Akan tetapi dalam hal-hal tertentu kita dapat memperhatikan
pada arah panjangnya saja, misalnya pemuaian pada batang logam atau
mungkin pada luas permukaan tertentu saja, misalnya pemuaian pada
kepingan kaca jendela.
3.2.1. Pemuaian panjang
Jika suatu benda berbentuk batang yang panjangnya L0
dipanaskan sehingga suhunya berubah sebesar ΔT, maka benda
tersebut akan memuai. Pertambahan panjang ΔL adalah sebanding
Moh. SuhudiH1C114041
PRAKTIKUM FISIKA DASARPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
dengan panjang mula-mula L0, jenis benda (yang dinyatakan
dengan koefisien muai panjang α) dan perubahan suhu ΔT.
………….………..(Persamaan 3.1)
Oleh karena itu, panjang akhir setelah pemuaian dapat dirumuskan
sebagai
………………..…(Persamaan 3.2)
Dengan
L = Panjang akhir (m)
L0 = Panjang mula-mula (m)
α = koefisien muai panjang ( oC-1 atau K-1 )
ΔT = Perubahan suhu ( oC atau K )
Koefisien muai panjang untuk berbagai zat di tunjukan pada tabel
berikut
Tabel 3.1.Koefisien Pemuaian Berbagai Zat
Material Koefisien Muai Panjang ( oC )
Es ( pada 0oC) 51 x 10-6
Timah 29 x 10-6
Aluminium 23 x 10-6
Kuningan 19 x 10-6
Tembaga 17 x 10-6
Beton 12 x 10-6
Baja 11 x 10-6
Gelas biasa 9 x 10-6
Gelas pyrex 3,2 x 10-6
Intan 1,2 x 10-6
Invar 0,7 x 10-6
Sekring kuarsa 0,5 x 10-6
Moh. SuhudiH1C114041
ΔL = L0 α ΔT
L = L0 + ΔL
L = L0 + L0 α ΔT
L = L0 ( 1 + α ΔT )
PRAKTIKUM FISIKA DASARPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
Tabel 3.2.Koefisien muai volume berbagai zat
Material Koefisien Muai Volume ( oC )
Alkohol, Ethyl 1,12 x 10-4
Aseton 1,5 x 10-4
Gliserin 4,85 x 10-4
Raksa 1,82 x 10-4
Terpentin 9 x 10-4
Bensin 9,6 x 10-4
Udara pada 0oC 3,67 x 10-3
Helium 3,665 x 10-3
3.2.2. Pemuaian luas
Jika suatu benda berbentuk bujur sangkar tipis dengan sisi L0
dipanaskan sehingga suhunya berubah sebesar ΔT, maka bujur
sangkar akan memuai pada kedua sisinya.
……………...…..…….(Persamaan 3.3)
Dengan memasukan ΔL = L0 α ΔT, A0 = L20 dan β = 2α,
maka luas akhir benda setelah pemuaian menjadi
……………...……(Persamaan 3.4)
Dengan
A = luas akhir ( m2 )
A0 = luas mula-mula ( m2 )
β = 2α, koefisen muai luas ( oC-1 atau K-1 )
ΔT = Perubahan suhu ( oC atau K )
Perubahan luas akibat pemuaian adalah
……………..…….(Persamaan 3.5)
3.2.3. Pemuaian volume
Jika satu benda berbentuk kubus dengan sisi L0 dipanaskan
sehingga suhunya berubah sebesar ΔT, maka kubus akan
memuai pada ketiga sisinya. Volume benda mula-mula adalah
Moh. SuhudiH1C114041
A0 = L2
A = A0 ( 1 + β ΔT )
ΔA = A0 β ΔT
V0 = L03
PRAKTIKUM FISIKA DASARPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
……….………..(Persamaan 3.6)
Karena setiap sisi memuai sebesar ΔL, maka akan terbentuk
kubus baru dengan sisi (L0 + ΔL). Jadi volume akhir benda
adalah:
Dengan memasukan ΔL = L0 α ΔT, Vo = L03 dan γ = 3α,
maka volume akhir benda menjadi
…….……..(Persamaan 3.7)
Dengan
V = volume akhir (m3)
V0 = volume mula-mula (m3)
γ = 3α, koefisien muai volume oC-1 atau K-1
ΔT = Perubahan suhu ( oC atau K )
3.2.4. Kerugian dan keuntungan akibat pemuaian
Pemuaian zat padat ternyata membawa beberapa kerugian,
khususnya pada konstruksi seperti jembatan, jalan raya, dan rel
kereta api, di mana setiap hari secara terus-menerus mengalami
perubahan suhu akibat panas sinar matahari dan dinginnya udara
di malam hari. Untuk itu, para perancang konstruksi harus
memberikan ruang lebih yang memungkinkan bahan-bahan
konstruksi tersebut memuai. Ruang lebih inilah yang harus
benar-benar diperhitungkan, tidak boleh kurang dan tidak boleh
berlebihan.
Di samping merugikan, pemuaian juga bias dimanfaatkan,
misalnya untuk memasang roda logam (besi) pada sebuah
lokomotif. Untuk menghasilkan suatu ban baja yang bias
menempel kuat pada roda, diameter dalam ban baja dibuat
sedikit lebih kecil daripada diameter luar roda. Ban baja
kemudian dipanaskan sehingga memuai dan diameternya
menjadi lebih besar daripada diameter roda. Dengan demikian,
ban baja bias dipsang pada roda. Ketika ban baja ini mendingin,
ia mengerut (menyusut) sehingga pasangan ban baja ini sangat
kuat.
Moh. SuhudiH1C114041
V = Vo ( 1+ γ ΔT )
PRAKTIKUM FISIKA DASARPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
Perhatikan pembuatan gabungan dua logam yang disebut
plat bimetalik. Ketika dua plat logam yang berbeda, misalnya
besi dan kuningan, digabungkandengan menempelkannya
dengan kuat, kemudian dipansakan, akan kita dapatkan bahwa
gabungan ini melengkung. Ini terjadi karena salah satu logam
memuai lebih bsar dibandingkan yang lain. Cukup banyak
peralatan di sekitar kita yang memanfaatkan plat bimetalik,
seperti termostat listrik, sakelar otomatis (digunakan pada alarm
kebakaran), dan termometer bimetal.
(Supriyanto, 2006)
3.3. Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam percobaan pada praktikum ini adalah
sebagai berikut :
3.3.1. Dasar statif
Digunakan ketika merangkai alat statif. Berfungsi sebagai dasar
penumpu batang statif. Dasar statif ini terletak di bagian bawah alat
statif.
Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2014
Gambar 3.1.Dasar Statif
3.3.2. Batang statif panjang dan batang statif pendek
Moh. SuhudiH1C114041
PRAKTIKUM FISIKA DASARPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
Digunakan untuk sebagai tiang- tiang penyangga pada alat
statif. Batang statif ini dipasang pada dasar statif. Batang statif
panjang diletakkan vertikal di lubang bagian tengah dasar statif.
Dan pada lubang di bagian samping, batang statif dipasang secara
horizontal, lalu kemudian pada ujungnya dipasang kaki statif. Dan
ada dua macam batang yang digunakan pada percobaan ini yaitu,
batang statif panjang dan batang statif pendek.
Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2014
Gambar 3.2.Batang Statif Panjang dan Batang Statif Pendek
3.3.4. Klem universal
Klem Universal digunakan sebagai penjept labu erlen mayer
pada saat akan dipanaskan.
Sumber: Dokumentasi pribadi, 2014
Gambar 3.3.Klem universal
3.3.5. Klem bosshead
Moh. SuhudiH1C114041
PRAKTIKUM FISIKA DASARPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
Klem bosshead digunaka untuk menyambungkan klem
universal pada batang statif.
Sumber: Dokumentasi pribadi, 2014
Gambar 3.4.Klem bosshead
3.3.6. Penggaris
Penggaris digunakan untuk mengukur pertambahan panjang
yang terjadi pada pipa alumunium, pipa tembaga maupun pipa besi
baja.
Sumber: Dokumentasi pribadi, 2014
Gambar 3.5.Penggaris
3.3.7. Petunjuk khusus
Moh. SuhudiH1C114041
PRAKTIKUM FISIKA DASARPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
Petunjuk khusus digunakan sebagai alat yang menunjukkan
pertambahan panjang pipa aluminium, pipa tembaga maupun pipa
besi baja.
Sumber: Dokumentasi pribadi, 2014
Gambar 3.6.Petunjuk khusus
3.3.8. Penyambung selang
Penyambung selang digunakan untuk menyambung selang
silikon pada penyumbat tabung erlenmayer.
Sumber: Dokumentasi pribadi, 2014
Gambar 3.7.Penyambung selang
3.3.9. Labu Erlenmeyer
Moh. SuhudiH1C114041
PRAKTIKUM FISIKA DASARPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
Labu erlenmayer digunakan sebagai tempat di didihkan air
menggunakan spritus yang digunakan untuk menguji pemuaian zat
padat.
Sumber: Dokumentasi pribadi, 2014
Gambar 3.8.Labu Erlenmayer
3.3.10. Pembakar spiritus
Pembakar spritus digunakan sebagai pemanas labu erlenmayer
yang berisi air.
Sumber: Dokumentasi pribadi, 2014
Gambar 3.9.Pembakar spritus
3.3.11. Selang plastik
3.3.12. Pipa tembaga
Moh. SuhudiH1C114041
PRAKTIKUM FISIKA DASARPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
3.3.13. Pipa alumunium
3.3.14. Pipa Baja
3.3.15. Sumbat karet besar 1 lubang
3.3.16. Tatakan gelas
3.3.17. Air
No. Alat atau Bahan Jumlah
1 Dasar Statif 2
2 Batang statif panjang 1
3 Batang statif pendek 1
4 Klem universal 1
5 Klem bosshead 2
6 Penggaris logam 1
7 Petunjuk khusus 1
8 Penyambung selang 1
9 Labu erlenmeyer 1
10 Pembakar spritus 1
11 Selang silikon 1
12 Selang plastic 1
13 Pipa tembaga 1
14 Pipa aluminium 1
15 Sumbat karet besar 1 lubang 1
16 Tatakan gelas 1
17 Air Secukupnya
3.4. Prosedur Kerja
a. Jepitkan ujung pipa baja ke pegas jepit pada petunjuk khusus dan ujung
lain pada klem bosshead yang bawah pada batang statif vertikal.
Tancapkan ujung selang silikon pada penyambung batang selang dan
ujung yang lain keujung pipa baja. Tancapkan pula ujung selang plastik
Moh. SuhudiH1C114041
PRAKTIKUM FISIKA DASARPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
keujung pipa baja yang bawah dan siapkan tatakan gelas (di ujung lain
dari selang) untuk menampung air.
b. Letakkan penggaris logam diatas meja, tepat dibawah jarum petunjuk
khusus.
c. Letakkan pembakar spritus tepat dibawah labu Erlenmeyer. Nyalakan
pembakar spritus dan atur posisi labu Erlenmeyer sehingga memperoleh
pemanasan yang optimal.
d. Setelah air mulai mendidih, amati gerak jarum penunjuk khusus.
e. Amati nilai (angka) yang ditunjukkan jarum penunjuk khusus pada
posisi terakhir dan catat hasil pengamatan kedalam tabel.
f. Matikan api pembakaran spritus, lepaskan pipa baja dari rangkaian dan
dinginkan pipa tersebut.
g. Ulangi langkah 1. Sampai dengan 6. Untuk pipa tembaga dan pipa
aluminium.
Kemasi alat dan bahan, selesaikan seluruh isian tabel, kemudian,
diskusikan seluruh isian tabel untuk menarik kesimpulan.
3.5. Hasil Pengamatan
3.6. Pengolahan Data
3.7. Pembahasan
3.8. Kesimpulan
3.9. Saran
Moh. SuhudiH1C114041
PRAKTIKUM FISIKA DASARPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
Moh. SuhudiH1C114041